[发明专利]箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置及装配方法

说明书

本发明提供了箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置及装配方法，包括顶盖压紧机构、环缝焊接工装和焊接辅助工装，顶盖压紧机构底部固定连接至焊接辅助工装，焊接辅助工装安装至箱底外表面，环缝焊接工装底部固定至球形膜胎顶部。本发明所述的箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置及装配方法针对5m直径贮箱箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接过程中无法通过立柱固定相关压紧工装以及工装无法生根问题，设计出了适用于顶盖环缝无中心孔固定外压专用工装，静止环通过地基连接杆与地基相连，保证焊接时不旋转，不与主轴干涉；旋转环通过旋转杆与膜胎连接，与转台膜胎同步旋转，解决了无中心孔工装无法固定生根的问题。

技术领域

本发明属于航天设备技术领域，尤其是涉及一种箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置及装配方法。

背景技术

搅拌摩擦焊接技术是一种固相连接技术，其原理是采用高速旋转的搅拌头扎入工件后沿着焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使周围金属形成塑形软化层，软化层金属在搅拌头的旋转作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，在轴肩和搅拌针的挤压和搅拌作用下实现材料的连接。该技术具有焊接接头质量高、焊接变形小和焊接过程绿色无污染等优点。目前搅拌摩擦焊接技术已经成功应用到新一代运载火箭以及现役运载火箭贮箱壳段的长直纵缝焊接中，随着型号对运载火箭贮箱减重以及对接头高稳定性、高可靠性要求的不断提高，经过多年技术攻关，目前国内已经逐步实现了该技术在箱底环缝上的工程化应用。

现有工艺方法仅可满足顶盖带中心法兰孔结构箱底的焊接需求，通过法兰中心孔内穿支撑压紧机构进行待焊产品的固定，使其满足焊接要求。

但是，对于顶盖中心没有法兰孔的箱底，无法实现搅拌摩擦焊接，只能通过增加工艺法兰孔的形式进行搅拌摩擦焊接，这导致人为增加了一道法兰密封结构，不仅使得产品增重，还增加了密封泄漏的可能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置，研制了对应的焊接装置，实现了无中心孔顶盖结构5米级箱底的高质量搅拌摩擦焊接，实现了突破性进展。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置，包括顶盖压紧机构、环缝焊接工装和焊接辅助工装，所述顶盖压紧机构用于压紧顶盖本体，顶盖压紧机构底部固定连接至焊接辅助工装，焊接辅助工装安装至箱底外表面，箱底套设于球形膜胎外部，环缝焊接工装底部固定至球形膜胎顶部，环缝焊接工装顶部位于箱底顶部圆环待焊区内，所述环缝焊接工装信号连接至控制器。

进一步的，所述顶盖压紧机构包括静止环、转动环、连接轴和若干外连接杆，所述静止环，连接轴顶部固定连接至静止环中部，连接轴底部转动连接至转动环，所述转动环固定连接至顶盖本体顶部，静止环外壁一圈通过若干螺栓连接至焊接辅助工装，静止环外壁顶部周向均布若干外连接杆，外连接杆底部固定连接至设备基础地基表面。

进一步的，所述外连接杆的数量不少于2个。

进一步的，所述环缝焊接工装包括焊接垫板和伺服驱动机构，所述伺服驱动机构底部固定连接至球形膜胎顶部，伺服驱动机构顶部连接至焊接垫板，所述伺服驱动机构信号连接至控制器。

进一步的，所述焊接辅助工装包括旋转环、轴承垫环和若干旋转连接杆，所述旋转环底部固定连接至箱底顶部外壁，旋转环顶部外壁周向均布若干旋转连接杆，旋转连接杆的底部均安装至箱底外壁底部，旋转环顶部内壁通过轴承转动连接至轴承垫环底部，轴承垫环内壁螺栓连接静止环。

相对于现有技术，本发明所述的箱底无中心孔顶盖环缝搅拌摩擦焊接装置具有以下优势：